広く使用されている除草剤は、いくつかの雑草を殺すのに苦労しています。 一部の専門家は、熱が問題の一部である可能性があると考えています。
10年ほど前、 カンザスの夏の猛暑の中で、フィリップスタールマンの研究分野に侵入する有害なコキア雑草の多くは、広く使用されているXNUMXつの除草剤、グリホサートとディカンバの混合物を散布しても、動揺しませんでした。 ほんの数ヶ月前の涼しい春の天候で、除草剤の混合物は雑草の小さな薄い葉を簡単に引き起こして丸くなり、茶色になり、植物の死を知らせました。
今、頑固な雑草はスタールマンを困惑させました。 当時カンザス州立大学の雑草科学者だったスタールマンは、これまで除草剤でこの問題に遭遇したことはありませんでした。 彼は当初、農薬を誤って適用したと思っていました。 しかし、毎年同じことが起こりました。 スタールマンは何かが起きていることを知っていた。 彼は自分の畑の雑草を注意深く見守っていた。 彼はまた、同様の問題を見たと報告した地元の農家と話し合った。 「問題が再発し続けるまで、しばらくの間ライトは点灯しませんでした。 パズルを組み立てるようなものでした」とStahlman氏は言います。
結局、引退したスタールマンは、問題はおそらく温度であると判断しました。高熱での噴霧に関する何かが除草剤の効果を低下させていました。
この観察を行っているのはスタールマンだけではありません。 今日、華氏約90度以上の気温は、除草剤耐性のある雑草をさらに耐性にし、他の雑草が特定の化学物質に対して感受性を低下させる可能性があることを示す証拠が増えています。
一部の農民は、高温がいくつかの除草剤を台無しにする可能性があることを知っているので、彼らはその日の暑さの中で噴霧することを避けようとします。 「経験則として、華氏85度から90度の場合は、スプレーしないでください」と、カンザス州ヘイズの農場マネージャーであるCurtGottschalk氏は言います。
すべての専門家が、主に実験室での実験で実証されたこのパターンが農家に問題を引き起こすことに同意しているわけではありません。 そして、いくつかの除草剤は、高温でさらによく機能するように見えます。 しかし、熱が主要な除草剤に対する多くの雑草の抵抗力を高めている場合、その影響は重要である可能性があります。 未チェックのままにしておくと、雑草は収穫と収入を荒廃させる可能性があります。農民が雑草を防除する努力をしなかった場合、米国とカナダ全体のトウモロコシと大豆の全収穫量の約半分を一掃する可能性があります。 による アメリカの雑草科学協会、学術および産業科学者の非営利団体。 この損失により、農家は年間約43億ドルの損失を被る可能性があります。
農民はすでに、グリホサートやディカンバを含む複数の除草剤に対する遺伝的耐性を発達させた雑草の蔓延と闘っています。 スタールマンと他の雑草研究者は、温度が除草剤に対する雑草の防御を強化する見落とされている第二の要因である可能性があると主張しています。 現在、ほとんどの農家は温度が除草剤に影響を与えることを理解していますが、訓練を受けていない人の目には、除草剤耐性のように見える可能性があるとスタールマン氏は言います。
これらの研究者はまた、気候変動が気温を上昇させ、熱波を含む異常気象がより頻繁になるにつれて、この問題が将来悪化する可能性があることを恐れています。
「除草剤耐性が化学雑草防除において最も問題のある問題であることはすでにわかっています」とイスラエルの国立農業研究機関の雑草科学者であるMaorMatzrafiはUndarkに電子メールで書いています。 「おそらく、気候変動による感度の低下が次の段階です。」
に使用される農民 除草剤への依存度を下げ、代わりに耕作や手作業による除去などの面倒な方法を使用して雑草を防除します。 しかし、1990年代半ばから、バイオテクノロジー企業は、一般的で強力な除草剤に耐性のある遺伝子組み換え作物のデビューを開始しました。 新しい種子は、GM作物が繁栄している間、農民が彼らの畑に農薬を自由に噴霧して雑草を殺すことを可能にしました。 この技術により、ほとんどの手作業による除草が不要になり、除草剤の使用が世界的に急増しました。 しかし、それに応じて雑草が進化し、除草剤耐性の品種が出現しました。 それは農民と雑草の間の新たな戦いを引き起こし、農民はますます化学物質の組み合わせと追加の用量を使用して雑草をはたきおとすようにしています。
しかし、スタールマンがコキア雑草を経験した後、彼は温度が広く認識されている以上に除草剤の性能に影響を与える可能性があるかどうかを調べ始めました。 （Stahlmanは、多くの学術的な雑草科学者と同様に、過去に農薬会社から研究資金を受け取っています。）
熱がどのように雑草が除草剤をかわすのを助けるかを解読するために、StahlmanはKSUの同僚である雑草生理学者のMithilaJugulamと研究助手であるJunjunOuと協力しました。 チームは、カンザス州で生まれたコキアの個体群から、州の春と夏の日中の暑さを代表する華氏63.5度から90.5度の範囲の温度に保たれた部屋で苗木を育てました。 チャンバー内の温度は12時間ごとに下がり、より涼しい夜間を模倣しました。 苗木が約4インチの高さに達したとき、研究者はいくつかにグリホサートを、他にジカンバを投与しました。 チームは毎週、雑草に怪我の兆候がないか調べました。 一ヶ月後、雑草を刈り取り、乾燥させて計量しました。
チームは、高温では、雑草を防除するためにXNUMX倍以上の量のグリホサートとディカンバが必要であることを発見しました。 彼ら 公表 2016年の結果。
熱が感度を低下させた理由を理解するために、研究者たちは、グリホサートとディカンバの穏やかな放射性バージョンを使用して、雑草を通る除草剤の経路を追跡しました。 前者は以前モンサント社が製造し、後者はBASF Corp.が製造しました（BASF Corp.は別のプロジェクトのためにOuに大学院生のアシスタントを提供しました）。
チームは、葉が高温でより少ないグリホサートを吸収することを発見しました。 理由は定かではありませんが、ジュグラムは、熱によってコキアがより厚いキューティクル（葉の表面の保護層）を発達させ、除草剤に対する雑草の防御力を高める可能性があると考えています。 雑草がディカンバに遭遇したとき、チームは仕事で別のプロセスを発見しました。 温度は雑草が吸収するディカンバの量に影響を与えませんでしたが、除草剤が植物を通過するのを妨げ、目標に到達しなくなりました。組織は新しい芽や葉の先端で発達します。
別の研究では、 昨年公開された、ジュグラムは、ベトナム戦争で使用された悪名高い枯葉剤である枯葉剤の成分の2,4つである除草剤XNUMX-Dに注意を向けました。 今日、それは最も広く使用されている除草剤のXNUMXつです。 ジュグラムは、温度が一般的なヒユモドキを防除する除草剤の能力にどのように影響するかをテストしました。広葉樹の雑草が中西部のトウモロコシと大豆の畑に侵入しているのが見つかりました。
テストでは、ジュグラムは、2,4-Dに対する遺伝的耐性を発達させたいくつかの一般的なヒユモドキと、発達しなかったいくつかを調べました。 彼女は、高温で乾燥した条件下では、低温よりも耐性のある雑草を殺すのにXNUMX倍以上の除草剤が必要であることを発見しました。 彼女は、影響を受けやすい雑草で同様の、しかしより小さな効果を発見しました。
除草剤耐性のヒユモドキは、根、茎、葉の先端で標的に到達する前に、化学物質を無毒の物質にすばやく分解することにより、2,4-Dへの曝露に耐えます。 温度が高いとき、ジュグラムは発見しました、waterhempはそれらの分子をより速く分解します。
ジュグラムはまた、高温下では、除草剤耐性の雑草の中には耐性が高くなるように見えるものもあり、感受性の高い雑草の中には防除のためにより多くの除草剤を必要とするものもあると述べた。
すべての雑草と除草剤が同じように温度に反応するわけではありません。 たとえば、ジュグラムは、2,4-Dとグリホサートが機能することも発見しました 優れた 一般的で巨大なブタクサ、米国の農民の畑で一般的な他のXNUMXつの雑草に対してより高い温度で。 ジュグラムはまた、熱が除草剤を妨げる場合でさえ、影響はほとんど乾燥状態に限定されているように見えると言います。 湿度と降雨量が多い地域では、同じ効果が見られない場合があります。
しかし、一部の専門家は、少なくとも実験室では、温度、場合によっては高い二酸化炭素レベルが雑草防除に影響を与えるという証拠がさまざまな種や農薬で増加していると述べています。
テストで 公表 2016年、Matzrafiは、高温でXNUMX種類の草の雑草が、バイエルが製造した除草剤の成分であるジクロホップメチルに対して、低温よりもはるかに優れていることを発見しました。 Matzrafiはまた、高温によって別の除草剤であるピノキサデンが侵入草の偽ブロムの成長を抑制できなくなることを発見しました。 さらに、除草剤処理後XNUMX日以内に、涼しい条件から暑い環境に切り替えても草は繁栄しました（研究の一部はイスラエルに本拠を置く農薬会社であるADAMA Agricultural Solutionsによって資金提供されました）。
「私たちの調査結果や、90年代以降の他の多くの研究は、散布後の環境条件も除草剤の感受性に影響を与える可能性があることを示唆しています」とマツラフィ氏は電子メールで説明しました。農家が気温の低いときに散布したとしても、熱の影響を避けるには十分ではないかもしれません。ジクロホップメチルの投与量を増やしても、この除草剤感受性のライグラスは温暖な気候でよく育ちます。各写真では、左から右に向かって除草剤の散布量が増えています。一番左の植物には除草剤は散布されていません。左の写真では、ライグラスは低温（華氏50～61度）で栽培されていますが、右の写真では、ライグラスは高温（華氏82～93度）で栽培されています。 ビジュアル： MaorMatzrafiの礼儀
専門家が恐れているこれらの条件は、気候変動の下で悪化するでしょう。 すでに、農業にとって重要な多くの米国の州、および世界中の他の主要な食料生産地域は、成長期に華氏90度を超える気温を定期的に経験しています。 一部の研究者は、過去数十年にわたって極度の熱がより頻繁に発生したこともあり、熱と除草剤の性能に関する問題が表面化していると述べています。
しかし、最近の気候変動に今日見られる影響を特定するのは難しいと、ニューヨークのコロンビア大学の植物生理学者であるルイス・ジスカは、Undarkに電子メールで書いた。 しかし、雑草は「食糧生産の最大の制約」であることに留意し、ジスカは「より極端な環境の農民にとって雑草は手ごわい挑戦になるだろう」と警告しています。
たとえば、中西部では、今世紀末までに気温が華氏平均8.5度上昇する可能性があり、極端な暑さはより長く、より頻繁に続くとのことです。 連邦政府の予測。 そして、米、豆類、ナッツ、綿花を生産するための世界的に重要な地域であるインドを含む南アジアでは、気候変動に関する政府間パネル プロジェクト(実績作品) その平均年間気温は6年までに華氏2100度近く上昇するでしょう。
その種の最初の実験では、その結果は 昨年報告した、Matzrafiは、XNUMXつの異なる雑草種に対する熱と二酸化炭素レベルの上昇の共同効果を研究し、組み合わせがいずれかの要因だけでそれを超えて雑草の除草剤防御を高めることを発見しました。
除草剤メーカーが温暖化する惑星の今後の課題に備えているかどうかは明らかではありません。 多くの人は、農家に配布するガイドラインの有効性を確保するために最適な噴霧温度を推奨していません。
ピノキサデンの製造業者であるシンジェンタのスポークスマンであるClarkOuztsは、書面による声明の中で、同社は除草剤の活動に対する気候変動の潜在的な影響を研究していないと述べていますが、「フィールド調査と商用アプリケーションでは、温度が重要であることが示されていません。ピノキサデンの活動への影響。」
バイエルのスポークスパーソンであるCharlaLordは、同社の除草剤は「すべての規制当局の要件を満たすために広範囲にテストされ」、「アプリケーターが最適な管理と成功のためにそれらを申請する方法を知っているようにラベル付けされている」と述べています。 同社は高温下での製品の有効性に関する具体的な質問には答えなかったが、 掲示 そのウェブサイトでの高温噴霧の課題について。 2,4-Dを組み込んだ除草剤を製造しているCortevaは、高温が除草剤の性能にどのように影響するかについてのコメントの要求に応じませんでした。
誰もがそうではありません これらの実験的発見は農民にとって問題を引き起こすと確信しました。 一部の研究者や雑草の専門家は、実験室の条件は現場とは根本的に異なり、結果の適切性が低くなると述べています。 カリフォルニア大学デービス校の雑草専門家であるブラッド・ハンソンは、アンダークへの電子メールで、「これが現実の規模で影響を及ぼしているとは断言できない」と述べた。 ハンソンは、昨年発表された研究でマツラフィと協力しました。
カリフォルニアの農民と研究者および普及の専門家として協力しているハンソンは、農民は通常、熱によって引き起こされる雑草の感受性の小さな変化を克服するのに十分な除草剤を使用すると書いています。
カリフォルニア大学デービス校の作物生理学者で、除草剤が高温多湿下でどのように機能するかを調査したKassim Al-Khatibは、Undarkにメールで、農民が決して見つけられない慎重に管理された実験室条件下で研究が行われていると書いています。田畑。 「制御された条件下で起こることは、一般的にフィールド条件で起こることをサポートしていません」と彼は書いています。
彼自身の研究で、Al-Khatibは、少数の除草剤の種類と雑草種に対する温度と湿度の影響を研究しました。 彼が研究した事例では、温度が華氏100度を超えない限り、除草剤の有効性は一般に高温多湿で改善すると彼は言います。
「しかし、それが結果の重要性を低下させるとは思わない」とマツラフィは書いた。 彼、スタールマン、その他の人々は、自分たちで現場でその効果を見たと言っています。「私たちは何かを見ていると思います。 今後10年間で、さらに多くのことが見られると思います。 これは大きな問題になるでしょう」と、カンザス州ギアリー郡のK-State Research andExtensionエージェントで主に農民と協力しているChuckOtteは言います。
調査結果は、ますます兵器化された雑草を寄せ付けないために除草剤に依存している農民のためのニュースを試みています。 今のところ、一部の農家は、650日の涼しい時間帯に除草剤を散布することで、熱による影響の一部を食い止めようと努力しています。 夏の真っ只中、キャリームーアは、夜明け前に目を覚ましてノースダコタ州の100エーカーの農場にスプレーし、暑さが高くなりすぎて華氏XNUMX度を超えることもあると言います。 しかし、地球が暖まるにつれて、農民は、気温が噴霧するのに十分に冷えている間、より狭い窓に直面するでしょう、とZiskaは言います。 そしてMatzrafiの研究は、涼しい時期に噴霧しても、除草剤の効能がその日のうちに、あるいは翌日になる熱の爆発によって影響を受けないことを保証しないことを示唆しています。
また、特に数千エーカーの広大な農場では、農家は暑さの中で除草剤を散布することを避けられない場合があります。
オッテは、熱が雑草に助けを与えたので、懐疑論者は彼らの除草剤が働いていないことに気付かないかもしれないと言います。 彼らは最初に、除草剤耐性、降雨量の不足、除草剤が少なすぎるなど、他の多くの一般的な要因に問題があると想定するかもしれません。 「非常に多くの交絡因子があり、すべてを整理することは困難です」と彼は言います。
多くの専門家によると、長期的には、農民は除草剤への依存を減らし、代わりに今日の有機農業でより頻繁に使用される他の技術を使用して雑草を寄せ付けないようにする必要があります。 たとえば、春エンバクやベニバナツメクサなどの被覆作物を植えることは、雑草が裸の土壌に根付くのを防ぐのに役立ち、さまざまな作物を交代で育てると、雑草の足を間違えて人口を抑えることができます。 ムーアはすでにこの方向に進んでいます。 彼女は大豆を小麦、大麦、その他のいくつかの作物と一緒に輪作し、ライ麦やエンドウ豆を含むさまざまな追加の被覆作物を植えます。
彼女はまた時々雑草の成長を抑えるのを助けるために土を耕します。 「化学物質を噴霧する必要が少ないほど良い」と彼女は言います。しかし、収量を維持するために、農業は除草剤を完全に放棄することはできません、とZiskaは言います。 提供されている新しい化学物質が非常に少ないため、農家は現在持っている除草剤にもっと注意を払い、将来も働き続けることができるようにする必要があります。 製造業者は、除草剤をいつどのように使用するかについて、農家にもっと良いアドバイスを提供する必要がある、とMatzrafiは付け加えます。
「農民はもはやただスプレーして祈ることはできません」とオッテは言います。
